透明新材料為先進(jìn)電子和量子設(shè)備鋪平道路

明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種透明的導(dǎo)電材料，大大提升了電子在高功率電子設(shè)備中的移動速度和效率，為人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)和量子技術(shù)等領(lǐng)域帶來了潛在變革。該材料能夠在可見光和紫外光下保持透明，同時(shí)實(shí)現(xiàn)前所未有的高性能，這是半導(dǎo)體設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要突破，有望推動全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

半導(dǎo)體是智能手機(jī)和醫(yī)療設(shè)備等電子產(chǎn)品的核心。為滿足新技術(shù)需求，科學(xué)家不斷研發(fā)超寬帶隙材料，這些材料能在極端條件下高效傳導(dǎo)電力，適用于更耐用的電子設(shè)備。本研究通過增大材料的“帶隙”來提升透明度和導(dǎo)電性，為高性能計(jì)算、智能手機(jī)，甚至量子計(jì)算機(jī)的突破性發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

提高透明性和導(dǎo)電性

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的這種新型透明導(dǎo)電氧化物具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)，在保持導(dǎo)電性的同時(shí)提高了透明度。這項(xiàng)創(chuàng)新為未來的高速、高效設(shè)備提供了有力的材料解決方案，尤其適用于需求迅速增長的人工智能和技術(shù)領(lǐng)域。

材料結(jié)構(gòu)的技術(shù)驗(yàn)證與優(yōu)化

明尼蘇達(dá)大學(xué)化學(xué)工程與材料科學(xué)教授Bharat Jalan表示，這一突破徹底改變了透明導(dǎo)電材料的性能，克服了深紫外設(shè)備在性能上的長期限制。此外，博士生Fengdeng Liu和Zhifei Yang在Jalan的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，消除材料中的缺陷，以優(yōu)化性能。

“通過電子顯微鏡觀察，我們發(fā)現(xiàn)這種材料幾乎無缺陷，表明氧化物鈣鈦礦在缺陷控制下可以成為強(qiáng)大的半導(dǎo)體材料?！痹撗芯康馁Y深作者Andre Mkhoyan教授補(bǔ)充道。

這項(xiàng)研究的論文于2024年11月1日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上，明尼蘇達(dá)大學(xué)和加州理工學(xué)院的科學(xué)家們合作完成了研究，資金來源包括美國空軍科學(xué)研究辦公室、國家科學(xué)基金會和明尼蘇達(dá)大學(xué)材料科學(xué)與工程中心。

參考文獻(xiàn)：Liu, F., Yang, Z., Abramovitch, D., Guo, S., Mkhoyan, K.A., Bernardi, M., & Jalan, B. (2024). Deep-ultraviolet transparent conducting SrSnO3 via heterostructure design. Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.adq7892